纤维素中的新贵：细菌纤维素

纤维素是自然界中资源极为丰富的可再生性高分子有机物，是食草动物及昆虫的主要能量来源，从而间接的为人类提供源源不断的资源供应。由于人类并不能直接消化纤维素，其一直没有得到有效重视，造纸成了纤维素最广为人知的应用领域。随着工业革命的兴起，纤维素才得以在更多领域发挥价值，纤维素现在已经成为食品、药品、化工等领域常见的原辅料之一，尤其对食品行业的发展起到了至关重要的作用。

目前，单一的纤维素在食品工业中被作为食品添加剂使用，具有抗结、稳定、凝固、增稠等多种作用。但由于物理加工性质已经不能满足日益提高的加工要求，改性纤维素逐渐成为纤维素在添加剂行业的进阶产品，羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、微晶纤维素等得以广泛应用，其中微晶纤维素是期望值较高的品类之一。微晶纤维素是以植物为原料，经与无机酸捣成浆状，制成α-纤维素，再经处理使纤维素作部分解聚，然后再除去非结晶部分并提纯而得的食品添加剂微晶纤维素。与其他改性相比，微晶纤维素更接近于"天然"产品，在天然、清洁等主流趋势的影响下，微晶纤维素有着得天独厚的优势。

通常认为，只有植物能够合成纤维素，但这一理论随后被推翻，某些微生物也能够产生纤维素。在微晶纤维素被发现并命名的十年后，1886年A.J. Brown就发布了木醋杆菌能够合成胞外凝胶状物质的报告，但由于技术条件的限制，该物质一直未得到重视，但这种物质后来被证实为细菌纤维素。随着纤维素研究及应用的不断深入，纤维素的"纳米化"已经成为发展趋势，而效能更好的细菌纤维素也一跃成为当下的研究热点。

细菌纤维素的生产具有显著的条件性，目前仅有醋酸菌属、土壤杆菌属、假单胞杆菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属、气杆菌属、固氮菌属、根瘤菌属和八叠球菌属等菌属的某些细菌才能合成纤维素。由细菌合成的纤维素在分子结构上与植物纤维素相似，但其纯度更高，不含木质素、半纤维素、果胶等复杂成分，其具有比微晶纤维素更好的性能表现。

首先，细菌纤维素的结晶度高，结晶度是指结晶区占纤维素的比例，是衡量纤维素性能的重要指标。细菌纤维素的结晶度可达95%以上，而普通植物纤维素仅有65%左右，微晶纤维素也只能达到80%左右；其次，细菌纤维素的结构稳定性高，细菌纤维素纤维是由直径3～4 纳米的微纤组合成40～60 纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构，其结构强度高，是植物纤维的十倍以上；第三，生物相容性更好，细菌纤维素对人体更为友好，不易产生生物排斥反应。

由于细菌纤维素生产的技术含量高、产量低，导致其价格异常昂贵，其早期主要被用作附加值较高的医药行业。在医药方面的优势也非常明显，在潮湿情况下机械强度高、对液、气及电解物有良好的通透性、与皮肤相容性好，无刺激性，并且也是非常好的药物缓释载体。早在1991年，日本就首次以细菌纤维素成功制备出人工血管。而作为食品添加剂使用，细菌纤维素的优势则更为明显，其稳定性、持水能力显著优于其他纤维素类产品。同时，细菌纤维素具有极好的流动性，能大大提高产品的质地。并且作为"天然"的产品，细菌纤维素也更符合大众的消费需求。

作为一种纳米级的膳食纤维，细菌纤维素在生理功能的体现上更为显著。膳食纤维能够通过吸水膨胀、延缓食物消化速度、促进脂肪排泄等途径起到降脂、降糖等作用，对于减肥的人群效果较为明显。细菌纤维素由于粒径很小，其比表面积很大，拥有更好的吸水性、膨胀性和包裹性，在功能体现上更加优异。有研究指出，在四氧嘧啶建模糖尿病小鼠的降糖作用研究中，细菌纤维素的使用可以达到正常小鼠的标准，对于胆固醇和肥胖的调控作用也较为明显，是优质的高性能膳食纤维。

此外，细菌纤维素还被用于细胞壁研究中的建模材料。由于细菌纤维素的化学结构与植物纤维素相同，并且其与半纤维素、果胶等多糖的结合方式与植物初生细胞壁中的多糖交联过程类似，再加上细菌纤维素的可调控性，其已被广泛应用于对植物初生细胞壁结构与功能的研究中，对于研究植物性成分的功能体现有重要作用。

不过，细菌纤维素在当下仍然不是"亲民"的原料，其实际应用的范围还比较狭窄，寻找合适的菌种及发酵方式将是未来细菌纤维素行业的"重头戏"。

关键词：纤维素  细菌纤维素  食品添加剂

作者简介：Huer，从事熟肉制品产品研发10年，糕点生产线产品开发多年。